不同风载下桁架式海上风力机地震动力学响应

发布时间：2021-04-14 15:15

　　为研究风载荷对地震发生时桁架式海上风力机动力学响应的影响,以NREL 5 MW海上风力机为研究对象,建立桁架式风力机有限元模型,采用p-y曲线描述柔性海底土壤与桩基间的相互作用。基于SMOOTH湍流风谱模型求解风载荷,并计算正常运行、停机及紧急停机工况下风力机支撑结构的瞬态动力学响应。结果表明:风载荷对风力机支撑结构影响十分显著,且不同运行工况的支撑结构响应特性有较大差异。地震的发生会导致局部剪应力及应变能波动频率和幅值激增,采用紧急停机的方式可有效削弱风-地震联合作用对风力机叶片及支撑结构的影响。地震发生后的60 s,支撑结构局部剪应力峰值下降7.7%,平均值下降87.5%,集中于风力机塔架与桁架结构衔接处的应变能峰值下降14.6%。 

【文章来源】：动力工程学报. 2020,40(11)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

风力机支撑结构应变能云图

采用平均风速为11.4 m/s的湍流风为风载荷,通过TurbSim模拟风力机的运行环境。风场计算时在z与y方向设置11个网格点,如图1所示。通过SMOOTH湍流风谱模型对功率谱进行快速逆傅里叶变换,从而得到时域风速波动。SMOOTH湍流风谱使用轮毂高度与风速来定义功率谱密度[21]:

风力机轮毂处风速变化

【参考文献】：
期刊论文
[1]5MW风力机地震工况塔架动力学响应研究[J]. 杨阳,李春,袁全勇.  动力工程学报. 2017(11)
[2]自相似性和分形维数在风场分析中的应用[J]. 李倩倩,李春,杨阳.  动力工程学报. 2016(11)
[3]高速强湍流风况下的风力机结构动力学响应[J]. 杨阳,李春,缪维跑,叶柯华,叶舟.  动力工程学报. 2016(08)
[4]“十三五”时期要优先发展风电[J]. 史立山.  紫光阁. 2016(02)
[5]发电机故障时海上风电机组动态特性分析[J]. 安利强,孙少华,周邢银.  动力工程学报. 2014(11)

硕士论文
[1]近海风机桩基础地震作用和长期循环荷载作用下动态特性研究[D]. 廖蔚茗.西南交通大学 2014
[2]采用导管架结构的近海风力发电机支撑结构的研究[D]. 刘凌飞.华南理工大学 2012



本文编号：3137545